JP5687207B2 - 機械視覚のための発光ダイオード線形光 - Google Patents
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Description
本明細書は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
高光線強度を生成するための照明装置であって、
細長い支持部材であって、該細長い支持部材は、該細長い支持部材上に形成された規則的に離間したLEDモジュールの線形アレイを有し、該LEDモジュールの各々は、所定のスペクトル出力を有する1つ以上のLED放出面積を備え、該所定のスペクトル出力は、所定の立体角にわたって放出される、細長い支持部材と、
離間した非結像集光器のアレイであって、該非結像集光器のアレイの個々の非結像集光器は、該規則的に離間したLEDモジュールと一対一の対応で光学的に結合され、該非結像集光器のアレイの各非結像集光器は、入口開口と出口開口とを有し、該LEDモジュールの各々によって放出される放射を集光して、該集光された放射の実質的にすべてを発散ビームとして再放出するように動作し、該発散ビームは、放射が該LEDモジュールの各々によって放出される該所定の立体角より小さい立体角を有し、該発散ビームは、該出口開口の近接場において空間的およびスペクトル的に均一であり、相互に直交する平面における角度発散が制御された状態で、該装置の光学軸に沿った方向に伝播する、非結像集光器のアレイと、
該出口開口から生じる放射を受け取り、該装置の前方で、該放射を光の輝線に収束させるように位置付けられている細長い円筒形レンズと
を備えている、照明装置。
(項目2)
上記細長い円筒形レンズは、双非球面断面である、項目1に記載の照明装置。
(項目3)
上記細長い円筒形レンズの下流に位置付けられた細長い拡散器をさらに含み、該細長い拡散器は、該細長い円筒形レンズから生じる放射を受け取り、上記相互に直交する水平および鉛直平面における予め選択された量の分、光の遠視野角拡散をさらに制御する、項目1に記載の照明装置。
(項目4)
上記LED放出面積は、R、A、G、B LED、赤色および緑色蛍光体と共に用いられる青色LED、ならびに、赤色蛍光体と用いられる青色および緑色LEDから成る群から選択される、項目1に記載の照明装置。
(項目5)
上記非結像集光器は、複合放物線集光器、楕円形集光器、双曲線集光器、直線状テーパ、および高次多項式関数によって記述される曲率を有する集光器から成る群から選択される、項目1に記載の照明装置。
(項目6)
上記非結像集光器は、上記入口開口の前方に位置する均質化区分をさらに含むことにより、上記輝線における均一な色および強度の分布を促進する、項目5に記載の照明装置。
(項目7)
上記非結像集光器は、矩形断面であり、上記光学軸に対して相互に垂直な鉛直平面および水平平面において、上記発散ビームの発散を制御する、項目5に記載の照明装置。
(項目8)
上記細長い支持部材は、プリント回路ボードである、項目1に記載の照明装置。
(項目9)
上記LEDモジュールの線形アレイのための駆動電子機器をさらに含み、該駆動電子機器および該LEDモジュールの線形アレイは、チップ・オン・ボードとして、プリント回路ボードに搭載され、熱管理要件を低減し、光学効率を向上させる、項目5に記載の照明装置。
(項目10)
上記細長い拡散器は、楕円形拡散器を備えている、項目1に記載の照明装置。
(項目11)
上記拡散器の表面は、選択的テクスチャード加工面積と非テクスチャード加工面積、ホログラフィック要素、および巨視的屈折要素から成る群から選択される、項目3に記載の照明装置。
(項目12)
上記拡散器は、光学樹脂から射出成形される、項目11に記載の照明装置。
(項目13)
上記LEDモジュールのそれぞれは、所定の立体角にわたって放出される所定のスペクトル出力を有する2つ以上のLED放出面積を備えている、項目1に記載の照明装置。
(項目14)
上記細長い支持部材に取着された放熱板をさらに含むことにより、電気エネルギーを光学的出力に変換するプロセスにおいて発生する熱を選択的に消散させることによって、上記照射装置の温度を制御し、該装置の量子効率を向上させる、項目1に記載の照明装置。
(項目15)
上記細長い支持部材上に位置付けられている少なくとも1つの光センサと、上記細長い円筒形レンズの下流に位置付けられている少なくとも1つの反射要素とをさらに含み、該少なくとも1つの反射要素は、該円筒形レンズから生じる光の一部を摘出し、該光の一部を該少なくとも1つの光センサに向け、上記LEDモジュールによって提供される照射の強度を監視および調節するためのフィードバック制御信号を提供する、項目1に記載の照明装置。
(項目16)
上記LEDモジュールと共に用いられる反射光学系をさらに含み、該反射光学系は、該反射光学系を使用しない場合に達成されるであろうものよりも、上記入力開口内に結合される光を増加させる、項目1に記載の照明装置。
(項目17)
上記細長い円筒形レンズは、鉛直平面における該円筒形レンズから生じる光が、数メートルから無限遠までの範囲内において、上記装置の前方で集束されるように、上記非結像集光器に対して位置付けられる、項目1に記載の照明装置。
(項目18)
一対の鉛直に配向された離間した鏡をさらに含み、該一対の鉛直に配向された離間した鏡は、上記光学軸と平行に、かつ、上記非結像集光器と上記細長い円筒形レンズとの間に位置付けられ、水平平面において拡散する放射を集光して、該放射を該細長い円筒形レンズに向かって収束させることにより、光線の輝度を向上させる、項目1に記載の照明装置。
Claims (16)
- 高強度を有する光線を生成するための照明装置であって、
該照明装置は、
長手方向軸を規定する細長い支持部材であって、該細長い支持部材上に、該長手方向軸に沿って互いに規則的に離間したLED放出ダイの線形アレイが形成されており、各LED放出ダイは、所定のスペクトル出力を有する1つ以上のLED放出ダイを備え、該所定のスペクトル出力は、所定の立体角にわたって直接的に放出される、細長い支持部材と、
該細長い支持部材の該長手方向軸に沿って互いに離間した非結像集光器のアレイであって、該非結像集光器のアレイの個々の非結像集光器は、該規則的に離間したLED放出ダイの線形アレイと一対一の対応で直接的に光学的に結合され、該非結像集光器のアレイの各非結像集光器は、入口開口と出口開口とを有するテーパ状集光器を備え、該出口開口のサイズは該入口開口のサイズより大きく、該非結像集光器のアレイの各非結像集光器は、該LED放出ダイの線形アレイの各々によって放出される放射を直接的に集光して、該集光された放射の実質的にすべてを発散ビームとして再放出するように動作し、該発散ビームは、放射が該LED放出ダイのアレイの各々によって放出される該所定の立体角より小さい立体角を有し、該発散ビームは、該出口開口の近接場において空間的およびスペクトル的に均一であり、該装置の光学軸に沿った方向に伝播し、該光学軸は、該細長い支持部材の該長手方向軸に直交し、該テーパ状集光器の該出口開口は、矩形であり、該長手方向軸に平行な方向に沿った第1のエッジと、該長手方向軸および該光学軸の両方に直交する第3の軸に沿った第2のエッジとを備えることにより、相互に直交する第1の平面および第2の平面における該発散ビームの角度発散を制御し、該第1の平面は、該長手方向軸および該光学軸によって規定され、該第2の平面は、該光学軸および該第3の軸によって規定される、非結像集光器のアレイと、
細長い円筒形レンズであって、該細長い円筒形レンズは、該細長い支持部材の該長手方向軸に沿って延在し、該光学軸に沿って該非結像集光器のアレイの下流に位置付けられていて、該出口開口から生じる放射を受け取り、該光学軸に沿って該細長い円筒形レンズの下流で該放射を光の輝線に収束させる、細長い円筒形レンズと
を備えている、照明装置。 - 前記細長い円筒形レンズは、双非球面断面である、請求項1に記載の照明装置。
- 前記細長い支持部材の前記長手方向軸に沿って延在する細長い拡散器をさらに含み、該細長い拡散器は、前記光学軸に沿って前記細長い円筒形レンズの下流に位置付けられて、該細長い円筒形レンズから生じる放射を受け取る、請求項1に記載の照明装置。
- 前記LED放出ダイは、R、A、G、B LED、赤色および緑色蛍光体と共に用いられる青色LED、ならびに、赤色蛍光体と共に用いられる青色および緑色LEDから成る群から選択される、請求項1に記載の照明装置。
- 前記テーパ状集光器は、複合放物線集光器および直線状テーパを含む群から選択される、請求項1に記載の照明装置。
- 前記非結像集光器のアレイの各非結像集光器は、それぞれのLED放出ダイと前記テーパ状集光器との間に位置する均質化区分をさらに含むことにより、前記輝線における均一な色および強度の分布を促進する、請求項5に記載の照明装置。
- 前記細長い支持部材は、プリント回路ボードである、請求項1に記載の照明装置。
- 前記LED放出ダイの線形アレイのための駆動電子機器をさらに含み、該駆動電子機器および該LED放出ダイの線形アレイは、チップ・オン・ボードとして、プリント回路ボードに搭載され、熱管理要件を低減し、光学効率を向上させる、請求項5に記載の照明装置。
- 前記細長い拡散器は、楕円形拡散器を備えている、請求項3に記載の照明装置。
- 前記拡散器は、光学樹脂から射出成形される、請求項9に記載の照明装置。
- 前記LED放出ダイの線形アレイのそれぞれは、所定の立体角にわたって放出される所定のスペクトル出力を有する2つ以上のLED放出ダイを備えている、請求項1に記載の照明装置。
- 前記細長い支持部材に取着された放熱板をさらに含むことにより、電気エネルギーを光学的出力に変換するプロセスにおいて発生する熱を選択的に消散させることによって、前記照明装置の温度を制御し、該照明装置の量子効率を向上させる、請求項1に記載の照明装置。
- 前記細長い支持部材上に位置付けられている少なくとも1つの光センサと、前記細長い円筒形レンズの下流に位置付けられている少なくとも1つの反射要素とをさらに含み、該少なくとも1つの反射要素は、該円筒形レンズから生じる光の一部を摘出し、該光の一部を該少なくとも1つの光センサに向け、前記LED放出ダイの線形アレイによって提供される照射の強度を監視および調節するためのフィードバック制御信号を提供する、請求項1に記載の照明装置。
- 前記LED放出ダイの線形アレイと共に用いられる反射光学系をさらに含み、該反射光学系は、該反射光学系を使用しない場合に達成されるであろうものよりも、前記入力開口内に結合される光を増加させる、請求項1に記載の照明装置。
- 前記細長い円筒形レンズは、前記第2の平面における該円筒形レンズから生じる光が、数メートルから無限遠までの範囲内において、前記装置の前方で集束されるように、前記非結像集光器に対して位置付けられる、請求項1に記載の照明装置。
- 一対の鏡をさらに含み、該一対の鏡の各々は、前記第2の平面に平行な平面に沿って延在する前記照明装置の外側端部に位置付けられ、かつ、前記非結像集光器と前記細長い円筒形レンズとの間に位置付けられ、前記第1の平面において拡散する放射を集光して、該放射を該細長い円筒形レンズに向かって反射させることにより、光線の輝度を向上させる、請求項1に記載の照明装置。
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